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慧创学术荟 | 美国佛罗里达大学将近红外技术用于研究军事人员

慧创近红外 功能脑成像 2022-11-18


研究概述
创伤后应激障碍(PTSD)一般由物理创伤、精神创伤引起,具体表现为精神障碍、面临类似情景可感到痛苦、创伤性体验重现或对相关经历的选择性遗忘 ,症状通常会持续3个月以上。应激障碍的核心症状表现为认知功能缺陷,而神经影像学研究普遍认为,应激障碍患者的前额叶皮质(PFC)活动会出现异常。应激障碍涉及到的研究普遍与认知能力有关,相关实验范式通常需要受试者身体在一定范围内进行活动。另一方面,由于应激障碍人群属于特殊人群,非常规的环境可能引起受试者情绪波动,例如fMRI、PET幽闭的试验环境可能会引起受试者情绪波动从而影响实验结果准确性。此外,对于应激障碍的研究多集中于前额叶区域的各个部位,所以对于脑区中各个部位的区分能力也有一定要求。功能性近红外脑功能成像技术(fNIRS)特别适合该大脑区域的研究。fNIRS是近些年发展起来的一种动态检测神经细胞活动、实现脑功能监测的神经成像新技术。相较于功能性磁共振成像(fMRI),它不易受到运动伪影的干扰,不产生声学噪声,并允许在成像过程中进行自然的身体移动。另外,fNIRS具有无线便携性、可持续监测性等特点,被称为“戴在头上的功能磁共振”,在临床上具有重要的应用前景,如阿尔茨海默病、精神分裂症、诵读困难症、帕金森氏病、儿童疾病、神经外科手术后功能障碍、注意力、功能连接以及其他辅助诊断,为临床提供了一种简单、易用、快速的辅助诊断及评估手段。


本研究运用fNIRS技术探索了目前被诊断为战争相关PTSD的退役军人在对创伤相关的声音(即爆炸)和气味(即柴油燃料)的反应中是否表现出不同的神经指标。研究招募了16患有与战争相关的PTSD退役军人(PTSD+)16名没有PTSD的战争退役军人(CV)以及16名没有PTSD的非军事受试者(NM)

实验以随机方式给予受试者以下各3种听觉和嗅觉刺激: 创伤相关的声音(爆炸)和气味(柴油燃料) ,负面声音(牙科钻头)和气味(臭鸡蛋)、中性声音(电话铃声)和气味(正丁醇)。要求受试者在两个维度上对刺激进行评价: 享乐(愉悦与不愉快)和强度(弱与强)。


这是第一个利用fNIRS技术,探究患有PTSD的战争退役军人在面对与创伤相关的声音和气味时的神经生理反应。结果表明,与没有PTSD的非军事受试者相比,患有PTSD的战争退役军人在呈现爆炸声时右上内侧PFC的激活增加。此外,与没有PTSD的退役军人和非军事受试者相比,患有PTSD的退役军人对爆炸声音的不愉快评分更高,而中性或负面声音没有出现群体差异。

研究结果显示,在创伤相关刺激下,患有与战斗相关的PTSD的退役军人的PFC被激活。作者相信这项研究可以直接应用于与战争相关的PTSD的治疗的评估。

1.在呈现与创伤相关的刺激期间进行神经检查可能会为临床医生提供生物指标,这些生物指标可以增强诊断评估的有效性。

2.神经系统评估可以令使用一线治疗方法(如暴露疗法)的临床医生受益。检查患者对刺激线索的自主反应和神经反应将使临床医生能够在暴露治疗过程中识别和整合最具生理性的触发因素。


▲A. 在通道14和15呈现爆炸(创伤相关)声音期间的含氧血红蛋白(oxy-Hb)浓度结果;图B和C. 患有创伤后应激障碍(PTSD)[PTSD+]的战斗退伍军人在爆炸声期间氧血红蛋白浓度的统计参数映射图像,与无PTSD的非军事人员(NM)(图B)和无PTSD的战斗退伍军人(CV)(图C)进行比较;图D,E,F. 在PTSD+和CV受试者中,通道14处爆炸声的Spearman秩次相关散点图和临床医生管理的PTSD量表得分。

参考文献:
[1] Gramlich M A ,  Neer S M ,  Beidel D C , et al. A Functional Near‐Infrared Spectroscopy Study of Trauma‐Related Auditory and Olfactory Cues: Posttraumatic Stress Disorder or Combat Experience?[J]. Journal of Traumatic Stress, 2017.
[2] 任克,汪待发,刘松柏,王珏君,孙志辉.近红外脑功能成像技术(fNIRS)在应激障碍治疗中的研究进展[J].中华卫生应急电子杂志,2020,6(06):369-371.


关于慧创



慧创医疗(丹阳慧创医疗设备有限公司)是由清华大学、北京航空航天大学科研成果转化的创新型国家高新技术企业。公司践行把科研写在祖国的大地上,为脑健康领域提供创新诊疗技术和产品,造福广大患者,得到了行业以及政府的高度认可。慧创目前承担了两项国家重点研发计划课题和多项国家顶级科技项目,拥有国家发明和PCT专利等知识产权30余项。公司自主研发推出了首个获医疗器械证的超100通道近红外脑功能成像设备;并研发推出了唯一获医疗器械证的便携式近红外脑功能成像设备。公司产品已在301医院、华山医院、华西医院、宣武医院等200余家三甲医院及科研单位示范应用,开展临床检查和科学研究,已支撑用户在Nature Human Behaviour等顶级期刊发表SCI论文70余篇,为中国的脑计划的发展做出了重要贡献。公司成果“近红外脑功能成像系统开发及临床应用”2021年获得了中国生物医学工程学会最高科技奖“黄家驷生物医学工程奖”。与合作伙伴共同努力,慧创医疗已发展成为国内近红外脑成像技术的领航者,国际脑科学研发及近红外技术医疗应用的领先者。
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